橋梁結(jié)構(gòu)損傷識別方法的探討

金華東

摘 要：橋梁作為交通運輸系統(tǒng)中不可缺少的一部分，在相關(guān)部門得到了特別的重視。要使交通運輸系統(tǒng)得以正常運行，作為其紐帶的橋梁必須維持在一個健康穩(wěn)定的狀態(tài)。但是現(xiàn)如今大多數(shù)橋梁由于人文設計、施工、管理方面的不到位以及自然環(huán)境惡化和地震等的影響下出現(xiàn)橋梁的損害、老化以及斷裂現(xiàn)象。就此本文對橋梁結(jié)構(gòu)損傷識別的方法進行深入的探討與剖析。

關(guān)鍵詞：橋梁結(jié)構(gòu)；損傷；識別方法；探討

中圖分類號：U445.7 文獻標識碼：B 收稿日期：2015-11-10

一、橋梁結(jié)構(gòu)損傷識別方法的種類

1.傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)損傷識別方法

在早期階段，人工檢測是海內(nèi)外最早也是最原始的一種對橋梁結(jié)構(gòu)損傷的識別方法，主要包括對橋梁結(jié)構(gòu)的一般外觀檢測、日常檢測以及某些特殊檢測等。經(jīng)過長時期的應用，我們發(fā)現(xiàn)，雖然人工結(jié)構(gòu)損傷檢測能夠有效地對一些橋梁結(jié)構(gòu)損傷做出較為明確的判斷，但是也給工程的各方面帶來不便。它不僅僅對人力、物力以及財力的需求量大，而且不能對橋梁結(jié)構(gòu)損傷做出及時且準確的判斷。另一方面，在人工結(jié)構(gòu)損傷檢測前我們必須知道橋梁結(jié)構(gòu)損傷的大致位置。

2.基于振動的橋梁結(jié)構(gòu)損傷識別方法

隨著科學技術(shù)的發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)一種基于振動的結(jié)構(gòu)損傷識別方法，它是一種在橋梁健康監(jiān)測理念的基礎上所提出的對橋梁結(jié)構(gòu)損傷進行整體檢測的方法。橋梁結(jié)構(gòu)一旦發(fā)生損害，橋梁結(jié)構(gòu)在質(zhì)量、阻尼比以及剛度等物理方面會隨之發(fā)生變化，而方法是根據(jù)固有頻率、模態(tài)應變能、模態(tài)曲率、模態(tài)柔度、模態(tài)振型、模態(tài)保證準則等特定的動力指標在結(jié)構(gòu)發(fā)生損害前后出現(xiàn)的變化所進行的定位和定量檢測分析。固有頻率主要針對橋梁結(jié)構(gòu)的單處損傷有明顯的改變，但多處發(fā)生損害時其表現(xiàn)并不明顯，從而不能準確判斷出損傷的位置。相對于固有頻率，模態(tài)振型在動力損害的情況下做出診斷更準確和方便，高階震動對于橋梁局部的損害具有高度的敏感性；但是在實際操作過程中，低階振動能夠?qū)p傷的位置做出準確的判斷。相對于固有頻率及振動，模態(tài)曲率在結(jié)構(gòu)損害的敏感度方面更具有明顯的優(yōu)勢。另一方面，模態(tài)曲率能夠準確判斷單處損害的位置，對于多處損害更是具有高度的敏感性。模態(tài)柔度與橋梁結(jié)構(gòu)的剛?cè)岫认嚓P(guān)，橋梁結(jié)構(gòu)發(fā)生損害時，剛度將會降低，柔度將會升高。

國內(nèi)外對于橋梁結(jié)構(gòu)損傷的識別方法中最熱門的是基于振動損傷的識別方法，相關(guān)人員對它投入大量的研究，具有較為廣闊的發(fā)展前景；但是由于該方法目前還不夠成熟，因此在實際操作中并不常見，還需我們做更深入的研究。

3.基于神經(jīng)網(wǎng)絡的損傷識別方法

神經(jīng)網(wǎng)絡識別方法是直接依照結(jié)構(gòu)模擬損傷的樣本指標進行損傷識別的一種方法，它具有其他方法所沒有的容錯能力，而且還具有獨特的組織和適應能力；另外它還能很好地避免由外界環(huán)境噪音所造成的橋梁動力參數(shù)不準確或失誤的問題發(fā)生，從而能夠大大增強在環(huán)境振動情況下處理數(shù)據(jù)信號的能力。完整的損傷訓練樣本集合是使用基于神經(jīng)網(wǎng)絡識別方法的首要條件，這種方法能夠準確判斷出橋梁的損傷區(qū)域，并做出分析報告；但是這種方法在橋梁結(jié)構(gòu)損傷中的運用并不成熟，因此人們還需提一步地研究。

二、橋梁工程損傷識別的發(fā)展

隨著我國社會的不斷發(fā)展和科學技術(shù)水平的不斷提高，交通運輸更是在我國的國民經(jīng)濟中占據(jù)著舉足輕重的地位。從國內(nèi)外的橋梁工程來看，結(jié)構(gòu)損傷識別只是一項初步研究的新技術(shù)，在土木工程的運用中也還存在著一些問題，因此需要我們做更深一步的研究： 首先，探尋一種更加準確且有效的識別方法，從而能夠針對各類不同的橋梁損傷進行完整的診斷以及定位定量分析；其次，為提高損傷識別的精確度，建立一個有限元模型；最后，為降低誤差對結(jié)構(gòu)損傷的影響，構(gòu)建組織損傷數(shù)據(jù)庫。

三、結(jié)束語

綜合而言，我國現(xiàn)如今對橋梁結(jié)構(gòu)損傷的識別方法仍舊存在著一些問題，一旦橋梁的結(jié)構(gòu)遭到破壞，將會導致我國的交通運輸系統(tǒng)受阻，從而影響我國的社會經(jīng)濟發(fā)展和穩(wěn)定，甚至將威脅到廣大人民群眾的生命及財產(chǎn)安全，因此，在橋梁結(jié)構(gòu)損傷識別方面還需相關(guān)人員做進一步的研究。

參考文獻：

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